DE2420869B2

DE2420869B2 - ELECTRIC MOTOR WITH A UNIDIRECTIONAL CLUTCH

Info

Publication number: DE2420869B2
Application number: DE19742420869
Authority: DE
Inventors: Eric William Cheam Surrey Jolley (Grossbritannien)
Original assignee: United Gas Industries Ltd
Current assignee: United Gas Industries Ltd
Priority date: 1973-05-05
Filing date: 1974-04-30
Publication date: 1977-09-15
Also published as: FR2228316A1; DE2420869C3; DE2420869A1; IT1011355B; GB1437376A; BE814566A; NL7405582A; FR2228316B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Motor mit einer unidirektionalen Kupplung, enthaltend ein drehbares ringförmiges Bauteil mit einer Reihe von radialen Vorsprüngen auf dem inneren Umfang und ein Kupplungsbauteil mit einem bezüglich der Vorsprünge ein- und ausrückbaren Anschlag.The invention relates to an electric motor with a unidirectional clutch containing a rotatable annular member having a series of radial projections on the inner periphery and a Coupling component with a stop which can be engaged and disengaged with respect to the projections.

Ein solcher elektrischer Motor mit Rücklaufsperre ist seiner grundsätzlichen Art nach aus der SW-PS t 71 851 bekannt Dabei handelt es sich um einen elektrischen Synchronmotor mit einem oder mehreren magnetischen Rotoren, die innerhalb getrennter Statorpole angeordnet sind. Eine Spule sorgt für eine Wechselerregung der Statorpole. Falls bei solchen elektrischen Synchronmotoren keine Mittel vorgesehen sind, die beim Anlaufen die Drehrichtung steuern, können die Motoren in irgendeiner der beiden Drehrichtungen anlaufen.Such an electric motor with a backstop is basically from SW-PS t 71 851 known This is an electric synchronous motor with one or more magnetic Rotors arranged within separate stator poles. A coil provides alternating excitation of the Stator poles. If no means are provided for such electrical synchronous motors that can be used when starting control the direction of rotation, the motors can start in either of the two directions of rotation.

Weiterer allgemeiner Stand der Technik auf dem Gebiet von Anlaufkupplungen ist durch die DT-OS 21 45 164 bekanntAnother general state of the art in the field of centrifugal clutches is through the DT-OS 21 45 164 known

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde das Kupplungsbauteil der unidirektionalen Kupplung derart zu gestalten, daß seine Wirkung symmetrisch ist. so daß man durch einfaches Umdrehen des Kupplun^sbauteils die gestattete Drehbewegungsrichtung umkehren kann. Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs beschriebene elektrische Motor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungsbauteil eine Feder mit zwei sich unter einem Winkel schneidenden Schenkeln aufweist und daß die beiden Schenkel derart federnd auseinandergedrückt sind, daß das eine Ende des ersten Schenkels in bezug auf eine drehbare Nabe außermittig an einem ortsfesten Zapfen angelenkt ist und der zweite Schenkel federnd gegen die andere Seite der Nabe drückt, wobei bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils in einer Rückwärtsrichtung der zweite Schenkel reibungsmäßig angetrieben wird und den Anschlag in die von den Vorsprüngen durchlaufene Bahn bringt, so daß diese Drehbewegung unterbunden wird, und bei einer Drehbewegung der Nabe und des ringförmigen Bauteils in einer Vorwärtsrichtung der jetzt in einem entgegengesetzten Sinn angetriebene zweite Schenkel den Anschlag aus der von den Vorsprüngen durchlaufenen Bahn entfernt.The invention is based on the object To design the coupling component of the unidirectional coupling such that its action is symmetrical. so that the permitted direction of rotation can be reversed by simply turning the coupling component. To solve this problem, the above-described electric motor is according to the invention characterized in that the coupling component is a Has spring with two legs intersecting at an angle and that the two legs in such a way are resiliently pressed apart that one end of the first leg with respect to a rotatable hub is articulated off-center on a stationary pin and the second leg resiliently against the other side the hub pushes with rotation of the hub and annular member in a rearward direction the second leg is frictionally driven and the stop into the from the projections brings traversed path, so that this rotary movement is prevented, and with a rotary movement of the Hub and the annular member in a forward direction that is now in an opposite sense driven second leg removed the stop from the path traversed by the projections.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements of the invention are specified in the subclaims.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung ausgebildeten elektrischen Synchronmotor wird anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigtA preferred embodiment of an electrical synchronous motor designed according to the invention is described with reference to drawings. It shows

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht durch einen zusammengebauten Motor,F i g. 1 is a partially sectioned side view through an assembled engine;

F i g. 2 eine Außenansicht des Motors in Richtung des in der F i g. 1 dargestellten Pfeils II,F i g. FIG. 2 is an external view of the engine in the direction of the FIG. 1 shown arrow II,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer Statorplatte des in der F i g. 1 dargestellten Motors,F i g. 3 is a side view of a stator plate of the FIG. 1 shown motor,

Fig.4 eine Seitenansicht eines Statorkappengehäuses des in der F i g. 1 dargestellten Motors,4 is a side view of a stator cap housing of the in FIG. 1 shown motor,

F i g. 5 einen Längsschnitt durch einen Rotor des in der Fig. 1 dargestellten Motors,F i g. 5 shows a longitudinal section through a rotor of the motor shown in FIG. 1,

Fig.6 eine Seitenansicht eines Lagers des in der F i g. 1 dargestellten Motors,6 is a side view of a bearing of the in the F i g. 1 shown motor,

Fig.7 eine vergrößerte Stirnansicht eines Kupplungsbauteils des in der F i g. 1 dargestellten Motors,7 shows an enlarged end view of a coupling component of the in FIG. 1 shown motor,

F i g. 8 eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise des eingebauten Kupplungsbauteils nach der F i g. 7 undF i g. 8 is a schematic view to explain the operation of the built-in coupling component according to FIG the F i g. 7 and

F i g. 9 eine Stirnansicht einer Druckfeder des in der F i g. 1 dargestellten Motors.F i g. 9 is an end view of a compression spring of the FIG. 1 engine shown.

Der in den Zeichnungen dargestellte Motor ist in einem Gehäuse mit einem becherförmigen Stator 11 (F i g. 1; 4) angeordnet, dessen öffnung durch eine flache Statorplatte 12 (F i g. 1,2 und 3) verschlossen ist An den beiden Stirnseiten des Gehäuses befindet sich jeweils ein Lager 14 bzw. 15 (F i g. 1 und 6). Die beiden Lager stützen eine Rotorwelle 16 ab. Wie es vergrößert auch aus der F i g. 5 hervorgeht, trägt die Rotorwelle 16 in einem Stützkörper 18, der beispielsweise aus Acetalharz besteht einen ringförmigen Magneten 17. Der Magnet ist aus harzverleimtem Bariumferrit hergestellt und ist permanent magnetisiert, um längs seines Umfangs abwechselnd zwölf Nord- und Südpole zu bilden. Eine elektrische Wicklung 20, die auf einen Nylonspulenkörper 21 gewickelt ist, umgibt den Rotor und ist in den becherförmigen Stator 11 eingesetzt Elektrische Anschiußdrähte 24 dienen zur Zufuhr von Wechselstrom zu der Wicklung.The motor shown in the drawings is in a housing with a cup-shaped stator 11 (F i g. 1; 4) arranged, the opening through a flat Stator plate 12 (FIGS. 1, 2 and 3) is closed a bearing 14 or 15 (FIGS. 1 and 6). The two bearings support a rotor shaft 16. How it enlarges too from FIG. 5, the rotor shaft 16 carries in a support body 18, for example made of acetal resin consists of a ring-shaped magnet 17. The magnet is made of resin-bonded barium ferrite and is permanently magnetized to form twelve north and south poles alternating along its circumference. One electrical winding 20, which is wound on a nylon spool 21, surrounds the rotor and is in the Cup-shaped stator 11 inserted. Electrical connection wires 24 are used to supply alternating current to the winding.

Wie auch aus den F i g. 2, 3 und 4 ersichtlich, weisen der Stator 11 und die zugehörige Statorplatte 12 jeweils rechteckförmige Zähne 23 auf, die an drei Seiten aus dem vollen Werkstoff ausgeschnitten und mit der vierten daran befestigt sir;J. Die ausgeschnittenen Zähne sind um 90° umgebogen, so daß sie sich in axialer Richtung längs des Außenumfangs des Magneten 17 erstrecken. Sowohl der becherförmige Stator 11 als auch die Statorplatte 12 weisen jeweils sechs Zähne auf. Dabdi sind die Zähne des einen Statorteils gegenüber den Zähnen des anderen Statorteils versetzt. Jeder Zahn ist an seinem Ende gabelförmig ausgebildet. Die Statorteile 11 und 12 sind aus Weichstahl hergestellt, also aus einem magnetisierbaren Werkstoff, so daß die Zähne 23 als Feldpole für den Motor arbeiten können. Die von dem becherförmigen Statorteil 11 wegragenden Zähne überlappen geringfügig die von der Statorplatte 12 wegragenden Zähne und sind bei enger Nachbarschaft gegeneinander versetzt. Die auf diese Weise gebildete Gesamtanordnung stellt ein symmetrisches Muster dar. Bei erregter Wicklung werden die Pole magnetisiert, so daß sie die abwechselnden Nord- und Südpole des Magneten anziehen bzw. abstoßen, um auf den Rotor ein Drehmoment auszuüben und die Welle 16 mit einer synchronen Drehzahl von beispielsweise 500 U/min zu drehen. Andere Polzahlanordnungen ergeben andere Drehzahlen.As also from FIGS. 2, 3 and 4, the stator 11 and the associated stator plate 12 each have Rectangular teeth 23 cut out on three sides from the solid material and with the fourth attached to it sir; J. The cut out teeth are bent by 90 ° so that they are in an axial direction Direction along the outer circumference of the magnet 17 extend. Both the cup-shaped stator 11 as the stator plate 12 also each have six teeth. Dabdi are the teeth of one stator part opposite the teeth of the other stator part offset. Each tooth is fork-shaped at its end. the Stator parts 11 and 12 are made of mild steel, so from a magnetizable material, so that the Teeth 23 can work as field poles for the motor. The protruding from the cup-shaped stator 11 Teeth slightly overlap the teeth protruding from the stator plate 12 and are narrower Neighborhoods offset against each other. The overall arrangement formed in this way represents a symmetrical one Pattern. When the winding is energized, the poles are magnetized so that they correspond to the alternating north and attract and repel south poles of the magnet to apply torque to the rotor and the To rotate shaft 16 at a synchronous speed of, for example, 500 rpm. Other pole number arrangements result in other speeds.

Das auftretende Drehmoment kann jedoch in irgendeiner der beiden Drehrichtungen wirken. Der dargestellte Motor weist eine unidirektionale Kupplungsanordnung (F i g. 7 und 8) auf, um sicherzustellen, daß der Motor nur in einer ausgewählten Drehrichtung betrieben werden kann. Wie aus der F i g. 5 hervorgeht, ist das eine Ende des Magnetstützkörpers 18, der sich zusammen mit der Welle 16 dreht, als becherförmiges Gehäuse 25 ausgebildet, auf dessen Innenoberfläche mehrere gleichmäßig voneinander beabstandete radiale Nasen oder Ansätze 26 vorgesehen sind. Ein Stahlstift 27 (Fig.3), der außerhalb der Mitte in der stationären Statorplatte 12 angebracht ist, erstreckt sich in das Gehäuse 25 und bildet einen Lagerungszapfen für ein Kupplungsbauteil 28 (F i g. 7 und 8), das ein aus Feder und Anschlag kombiniertes Teil darstellt. Das Kupplungsbauteil 28 besteht aus einem einzigen flexiblen dann auf dem Schenkel 32 zu rutschen, übt aber auf den Schenkel 32 eine so große Kraft aus, daß der Anschlag 31 außerhalb der Bahn der Ansätze 26 bleibt. Im Gegensatz zu einer normalen Sperrklinkenwirkung findet hier keine wiederholte Berührung zwischen dem Anschlag 31 und den Ansätzen 26 statt, so daß die Kupplung eine hohe Laufruhe aufweist Falls sich jedoch der Stützkörper 18 in der entgegengesetzten Richtung drehen will, wird der gekrümmte Schenkel 32 von der Nabe ebenfalls in der entgegengesetzten Richtung bewegt, so daß der Anschlag 31 in die Bahn der Vorsprünge oder Ansätze 26 kommt. Da das Lager 30 ortsfest ist, kann sich das Kupplungsbauteil nicht so weit krümmen oder verbiegen, daß eine Drehbewegung der Ansätze 26 in der entgegengesetzten Richtung zugelassen wird. Die beschriebene Kupplungsanordnung läßt damit lediglich eine Drehbewegung in Richtung des Pfeils A zu.However, the torque that occurs can act in either of the two directions of rotation. The motor shown has a unidirectional clutch arrangement (Figs. 7 and 8) to ensure that the motor can only be operated in a selected direction of rotation. As shown in FIG. 5, one end of the magnet support body 18, which rotates together with the shaft 16, is designed as a cup-shaped housing 25, on the inner surface of which a plurality of evenly spaced radial lugs or lugs 26 are provided. A steel pin 27 (FIG. 3), which is mounted off-center in the stationary stator plate 12, extends into the housing 25 and forms a bearing pin for a coupling component 28 (FIGS. 7 and 8), which consists of a spring and Stop represents combined part. The coupling component 28 consists of a single flexible element to slide on the leg 32, but exerts such a great force on the leg 32 that the stop 31 remains outside the path of the lugs 26. In contrast to a normal pawl effect, there is no repeated contact between the stop 31 and the lugs 26, so that the coupling runs very smoothly. However, if the support body 18 wants to rotate in the opposite direction, the curved leg 32 is removed from the hub also moved in the opposite direction so that the stop 31 comes into the path of the projections or lugs 26. Since the bearing 30 is stationary, the coupling component cannot bend or bend to such an extent that the lugs 26 can rotate in the opposite direction. The coupling arrangement described thus only permits a rotary movement in the direction of arrow A.

Falls eine Drehbewegung in der entgegengesetzten Richtung erwünscht ist, kann man das Kupplungsbauteil 28 von dem Zapfen 27 herunternehmen, umdrehen und wieder aufschieben. Das umgedrehte Kupplungsbauieil entfaltet dann seine Wirkung in der entgegengesetzten Richtung.If a rotary movement in the opposite direction is desired, the coupling component can be used Take 28 off the pin 27, turn it around and push it back on. The upturned clutch component then unfolds its effect in the opposite direction.

Der Motor ist derart aufgebaut, daß er sehr leicht auseinandergenommen und zusammengesetzt werden kann. Die Rotorlager 14 und 15, von denen das Lager 14 in der F i g. 6 im einzelnen dargestellt ist, bestehen aus einem federnden elastischen Werkstoff, beispielsweise Polyurethan. Das Lager weist einen Stirnbund 35, einen Schaft 36 und einen Stirnwulst 37 auf. Die mittige Bohrung enthält einen überbemessenen Abschnitt, der sich durch den Schaft und den Wuist erstreckt, und einen genau bemessenen Abschnitt 39, der sich im Stirnbund befindet. Die für das Lager im Stator vorgesehene öffnung 40 (Fig.4) bildet mit dem Schaft 36 einen Festsitz. Beim Zusammenbau kann man infolge des flexiblen Lagers den Wulst 37 durch die öffnung 40 drücken. Dabei schlüpft das Lager in seine richtige Stellung, in der die öffnung 40 den Schaft 36 umgibt. Dsr Wulst 37 und der Bund 35 halten das Lager in seiner Stellung. Falls die öffnung 40 geringfügig unterbemessen sein sollte, wird durch die dadurch hervorgerufene Verformung des Lagers der genau bemessene Boh-The engine is designed to be very easy to disassemble and assemble can. The rotor bearings 14 and 15, of which the bearing 14 is shown in FIG. 6 is shown in detail, consist of a resilient elastic material such as polyurethane. The bearing has a front collar 35, a Shank 36 and a front bead 37. The central hole contains an oversized section that extends through the shaft and cuff, and a precisely sized portion 39 extending into the forehead collar is located. The opening 40 provided for the bearing in the stator (FIG. 4) forms one with the shaft 36 Tight fit. During assembly, the bead 37 can be pushed through the opening 40 as a result of the flexible bearing to press. The bearing slips into its correct position in which the opening 40 surrounds the shaft 36. The bead 37 and the collar 35 hold the bearing in its position. If the opening 40 is slightly undersized should be, the deformation of the bearing caused by this will result in the precisely dimensioned drilling

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und weist an seinem einen Ende ein Lager 30 auf, in das der Lagerzapfen 27 paßt. Das Kupplungsbauteil weist zwei Schenkel auf, die zueinander einen spitzen Winkel bilden, wobei der spitzwinklige Abschnitt als Anschlag 31 dient. Wie aus der Fig.8 hervorgeht, befindet sich der Anschlag 31 in einer solchen Lage, daß er zwischen zwei benachbarte Ansätze 26 ragt, während der freie, gebogene Schenkel 32 infolge der Federkraft desand has at one end a bearing 30 into which the bearing pin 27 fits. The coupling component has two legs that form an acute angle to each other, the acute-angled section as a stop 31 serves. As can be seen from Fig.8, there is the stop 31 in such a position that it protrudes between two adjacent lugs 26, while the free, curved legs 32 due to the spring force of the

luiigsuauieii » ucaicm aus einem tuii.i_e>_i. hvaiuivu tw.„. _B _{o w} luiigsuauieii »ucaicm from a tuii.i _e > _i. hvaiuivu tw. ". _B _ow

Stück, beispielsweise aus Federstahl oder Acetalharz, 45 rungsabschnitt 39 nicht beeinträchtigt, da sich derPiece, for example made of spring steel or acetal resin, 45 approximately section 39 is not affected, as the

'■ ' Abschnitt 39 nicht im Schaft 36, sondern im Stirnbund 35Section 39 is not in shaft 36 but in front collar 35

befindet.is located.

Beim Einbau der Motorteile in den becherförmigen Stator 11 wird zunächst eine stirnseitige Druckfeder 41 (F i g. 1/9) eingesetzt. Die Feder 41 stellt eine gewöhnliche Blattfeder mit einer öffnung 42 dar, die zur Ausrichtung mit der Lageröffnung dient. Als nächstesWhen installing the motor parts in the cup-shaped stator 11, a front-side compression spring 41 is initially used (Fig. 1/9) are used. The spring 41 is an ordinary leaf spring with an opening 42, which for Alignment with the bearing opening is used. Next

geDogene acnennei α* nuuige uci rcucmiau u« werden die Wicklung und die Rotoranordnung in ihre Kupplungsbauteils gegen die eine Seite einer die Welle Lage gebracht. Anschließend wird die Kupplungsanord-16 umgebenden drehbaren Nabe drückt. Wenn sich der 55 nung eingesetzt und das Statorgehäuse mit der flachen Magnetstützkörper 18 dreht, führt der Kupplungsschen- Statorplatte 12 verschlossen. Wie aus den F i g. 1 und 3 kel 28 keine Drehbewegung aus, da er an dem hervorgeht, weist die flache Statorplatte drei gewölbte feststehenden Zapfen 27 angebracht ist. Wenn sich der Befestigungsfüße 43 auf, die über die PlattenoberflächegeDogene acnennei α * nuuige uci rcucmiau u «the winding and the rotor arrangement are in their Coupling component brought against one side of the shaft position. Then the clutch assembly 16 surrounding rotatable hub presses. When the 55 voltage is inserted and the stator housing with the flat Magnetic support body 18 rotates, leads the clutch stator plate 12 closed. As shown in FIGS. 1 and 3 angle 28 does not exclude any rotary movement, since it is evident from the, the flat stator plate has three arched fixed pin 27 is attached. When the mounting feet 43 are on, over the panel surface

— ■ ■ nach außen hinausragen, während sich der Hauptabschnitt der Platte in den becherförmigen Stator einsetzt In die Befestigungsfüße können Schrauben eingeschoben werden, die, ohne das Motorgehäuse zu verformen, angezogen werden können. Die Welle ragt aus dem Motorgehäuse heraus, so daß an ihr ein ' * " - ■ ■ protrude outwards while the main section of the plate is inserted into the cup-shaped stator. Screws can be inserted into the mounting feet, which can be tightened without deforming the motor housing. The shaft protrudes from the motor housing so that a '* "

Stützkörper 18 in der Pfeilrichtung A (Fig.8) dreht, kommen die Ansätze 26 aufeinanderfolgend mit eier abgeschrägten Seite des Ansatzes 31 in Berührung. Die Nabe dreht sich in derselben Richtung und versucht infolge der Reibung mit dem Schenkel 32 diesen in tangentialer Richtung zu verschieben. Diese Wirkungen vereinen sich und bewirken, daß der Anschlag 31 aus der Bahn der Ansätze 26 entfernt wird. Die Nabe beginnt Drehmoment abgenommen werden kann.If the support body 18 rotates in the direction of the arrow A (FIG. 8), the lugs 26 successively come into contact with a beveled side of the lug 31. The hub rotates in the same direction and, due to the friction with the leg 32, tries to move it in the tangential direction. These effects combine and cause the stop 31 to be removed from the path of the lugs 26. The hub starts torque can be removed.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electric motor with a unidirectional clutch, comprising a rotatable annular 'component with a series of radial projections on the inner circumference and a Kuppiungsbauteii with one with respect to the projections and. disengageable stop, characterized in that the coupling component (28) has a ■ ■ · spring with two legs intersecting at an angle and that the two legs are resiliently pressed apart so that one end (30) of the first leg with respect to one rotatable hub (16) is articulated eccentrically on a stationary pin (27) and the second leg (32) presses resiliently against the other side of the hub, the second leg during a rotational movement of the hub and the annular component (25) in a rearward direction (32) is driven frictionally and brings the stop (31) into the path traversed by the projections (26), so that this rotational movement is prevented, and when the hub and the annular component rotates in a forward direction (A) that is now in second legs (32) driven in an opposite sense removes the stop from the path traversed by the projections.

2. Electric motor according to claim 1, characterized in that the stop (31) the angle includes between the two legs.

3. Electric motor according to claim 1 or 2, characterized in that the second leg (32) is curved around the hub.

4. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the Coupling component (28) for selecting the forward and reverse direction of rotation with either one or can be pushed onto the pin (27) with the other side pointing downwards.

5. Electric motor according to one of the preceding claims, characterized in that the The hub forms part of a drive shaft (16) on which a support body (18) with an attached thereto Magnet (17) is firmly attached, and that the Hub adjacent end of the support body (18) is designed as a coupling housing, the rotatable contains annular component (25).